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LED光源在农业照明领域的市场潜力分析
  2011-3-23  11:35:02    《半导体照明》杂志 中国半导体照明网    中国农业科学院 设施农业研究中心  行业分类:其它    浏览
 

　　以温室补光为例，补光设施是现代玻璃温室的基本必备组成，目前中国有玻璃温室0.35万公顷，而整个世界的玻璃温室总面积则达到了4.9万公顷，若考虑到世界上总面积达到283万公顷的塑料温室大棚，则温室补光的市场需求将更庞大。

 
  

　　1.农业照明市场需求量分析

　　传统农业生产中使用的照明灯具以高压钠灯、荧光灯和白炽灯为主。其中高压钠灯和白炽灯主要在冬春光照时间短或阴雨天用于温室补光，由于高压钠灯的发光效率高、使用寿命长，使用面积较广。以一套温室使用的飞利浦高压钠灯灯具（包括灯管、整流器以及反光灯罩）为例，功率为400W，价格为300~400元，发光效率可达到120lm/W，光通量达到47 000lm，平均使用寿命为24 000h。目前，世界玻璃温室面积约4.9万公顷，而我国约为0.35万公顷。按照每15m2一只钠灯的比例计算，我国需要230万只高压钠灯才可以基本满足生产需要，如此，光源装置就需要一次性投入7~9亿元，而整个世界的需求达到了3200万支，一次性需求投入达到了96亿元。若世界上所有这些温室补光用高压钠灯运行一小时，将会消耗1300万度电。如果考虑全世界总数达283万公顷塑料温室大棚的补光需求，这个数字将会增加56倍。

　　目前密闭式植物生长系统（如植物组培、植物工厂、食用菌工厂等）中普遍使用荧光灯作为人工照明光源，其中以组培生产中的使用最为普遍。以使用飞利浦T5三基色荧光灯灯管的普通10m2组培室为例，每根灯管长86cm，直径16mm，功率为28W，价格为18~20元，发光效率可达到100lm/W，光通量2900lm，使用寿命24 000h。在组培室中常根据灯管长度设置组培架，每层面积为90cm×50cm，共三层，一个10m2组培室可摆放10个三层栽培架，每层5根灯管，共需150根灯光。据农业部统计，截止2007年底，植物组培的总面积在2000万m2以上，产值200亿元左右。组培每天的光照时间为16h/d，如果一年按300天的生产日、全国2000万平方米的组培总面积计算，则需要荧光灯3亿根，需要一次性投入50~60亿元人民币，年耗电总量需400亿千瓦时。

　　现代畜牧业普遍采用人工照明促进生产，据统计，10万套、25栋鸡舍的大型集约化养鸡场，共需1875只100W灯泡，2007年底全国禽蛋产量2946万吨，并且每年以10%的速度在增长；按10万套年产1500吨计，共需370万只灯泡，以10WLED替代100W白炽灯可形成11.05亿元的市场。肉仔鸡参照计算，其他禽类养殖业需要照明，整个禽类养殖照明市场达60亿元。

　　综上所述，我国现有农业照明市场需求量大，并且随着现代农业的不断发展，农业照明的需求还在不断扩大，但随之而来的是耗电量的大幅增加。随着节能理念的不断深入人心，农业照明巨大的市场机遇与能源消耗向传统农业照明灯具技术提出了新的挑战，更为新型农业照明灯具的开发与应用提供了绝好的机遇。

　　2.LED光源在农业照明领域的市场潜力

　　(1) 庞大的农业照明需求。以温室补光为例，补光设施是现代玻璃温室的基本必备组成，目前中国有玻璃温室0.35万公顷，而整个世界的玻璃温室总面积则达到了4.9万公顷，若考虑到世界上总面积达到283万公顷的塑料温室大棚，则温室补光的市场需求将更庞大。电光源也是组培育苗的必需品和易耗品，所以，LED组培专用光源具有广阔持久的消费市场。我国是全球工厂化植物组培育苗的生产基地和出口基地，也是全球最大的组培苗消费市场。自上世纪90年代中期以来，中国大陆承接了全球工厂化组培育苗的产业转移，现在这一产业转移过程已经完成。据农业部统计，截止2007年底，年产量大于1000万株的组培企业，全国有300多家，植物组培的总面积在2000万平方米以上，年产值200亿元左右。另外，植物工厂特别是人工光植物工厂对LED光源也有巨大的需求。目前，商业化的植物工厂主要分布于日本，其总数达到了50家，其中35家是完全采用人工光照明，随着植物工厂技术的日益成熟，植物工厂应用也必将是LED应用的一个重要市场。

　　除了光合照明之外，LED在农业领域其它方面也存在着很大的应用空间，如对于农业害虫的物理防治来说，可以采用特定波长的LED光源，引诱并灭杀害虫，减少农药施用量，做到安全绿色生产；对于动物养殖来说，可以根据不同的养殖目的（如产肉、产蛋、产奶等），采用特定波长的LED实施光照促进动物生产率，减少饲料添加剂及激素的使用，实现高效绿色生产；对于海洋捕捞来说，可以应用特定波长的LED光源，进行海产品的诱导，提高捕捞量；对于微生物来说，可以采用促进有益微生物繁殖增殖的特定波长的LED实施光照，实现高效率、密集产量的微生物反应过程。相比起来，传统的光源很难或者不能胜任这些特殊应用的要求，因此充分开拓LED在这些领域的应用，也将给LED的农业领域应用带来相当大的市场需求。

　　(2) 相比传统光源LED在农业照明领域优势明显。LED具有光效高、发热低、体积小、寿命长等诸多优点。在农业照明领域，相比传统光源，其优势更突出体现在：

　　a.生物能效高。研究表明，植物光合作用主要是利用波长为610~720nm（波峰为660nm）的红橙光，吸收的光能约占其生理辐射的55％左右；其次是波长为400~510nm （波峰为450nm）的蓝紫光，吸收的光能约占其生理辐射的8％左右。而传统光源的辐射光谱中除了红蓝光之外，往往还存在着大量的绿光及红外光成分，这些光谱成分对植物光合作用的效益不大；另一方面，传统光源的辐射光谱对植物需求而言往往不平衡，譬如荧光灯就存在着蓝光成分过多的问题，这些都降低了植物对传统光源辐射能量的利用率。相比之下，利用LED作为植物光源，则可以控制其辐射光谱全部为红蓝光波段，而且可以根据不同植物的不同需求精确调整其红蓝光质比，使其辐射能量可完全为植物吸收利用，相比传统光源，大大提高了其生物能效。

　　b.可大大提高植物栽培密度。一方面，由于LED光源紧凑，相比传统光源其体积大大减小；另一方面，由于传统光源会辐射大量的热量到植物表面，因此在使用其作为植物补光光源时，必须保持其与植物表明有一定的间隔，譬如高压钠灯在使用时，一般要求其至少与植物间隔1m，而LED属于冷光源，其辐射光谱对植物的热效应远远小于传统光源，即使近距离照射也不会造成植物灼伤，因此可实现对植物的近距离照射，这样，在植物工厂或组培中就可以大大缩短栽培层架之间的距离，提高空间利用效率，大大提高植物的单位空间栽培密度。

　　c. LED农业照明应用产生的节能效果显著。照明是设施农业生产中主要能耗去向之一。据统计，在荧光灯组培生产中，照明能耗占运行能耗的30%~40%，而在荧光灯植物苗工厂中，这一份额更是高达82%。利用LED替代传统的照明光源可以大大减少这些农业生产的照明能耗。如荷兰在温室中利用LED的补光实验表明，与传统的高压钠灯和金属卤素灯等相比LED可节能50%~80%；在植物工厂里，使用传统光源每平方米需要配备0.5千瓦的光源，而LED仅需要0.27千瓦，这样就可以使耗电量下降约一半。在组培领域，全国组培总面积在2000万m2以上，如果一年按组培每天的光照时间为16h/d，每年300天的生产日计算，则由荧光灯引起的年耗电总量在1075亿kW·h以上；采用LED后，其年耗电总量在518亿kW·h左右，年节电总量在560亿kW·h以上，节能效果显著。（未完，全文请查看《半导体照明》杂志2011年1月刊  编辑：maysoong）

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